Pabrik desalinasi mengubah air laut menjadi air minum, menyediakan sumber daya penting bagi banyak wilayah kering di seluruh dunia.

Namun, proses ini memiliki kelemahan besar: untuk setiap liter air tawar yang diproduksi, akan dihasilkan sekitar 1,5 liter limbah asin, yang dikenal sebagai air garam.

Secara global, pabrik desalinasi menghasilkan lebih dari 37 miliar galon limbah air garam setiap hari.

Air garam ini sering disimpan di kolam penguapan besar, disuntikkan ke bawah tanah, atau dibuang ke laut—metode yang menghabiskan tempat dan dapat merusak lingkungan.

Sekarang, para insinyur di Universitas Michigan telah mengembangkan teknologi membran baru yang dapat membuat desalinasi lebih ramah lingkungan dengan mengurangi atau bahkan menghilangkan limbah air garam.

Penelitian mereka, yang dipublikasikan di Nature Chemical Engineering, memperkenalkan cara yang lebih efisien untuk mengonsentrasikan dan menghilangkan garam dengan menggunakan lebih sedikit energi.

Daripada mengandalkan penguapan atau reverse osmosis standar, yang berjuang dengan kadar garam tinggi, tim tersebut menggunakan proses yang disebut elektrodialisis.

Elektrodialisis memisahkan garam dari air menggunakan listrik.

Karena garam dalam air ada dalam bentuk partikel bermuatan (ion), elektrodialisis menggunakan serangkaian membran dengan muatan listrik bergantian untuk mengarahkan ion-ion ini ke saluran terpisah.

Satu aliran menjadi air murni, sementara yang lain menjadi air garam pekat.

Tantangan dengan membran elektrodialisis saat ini adalah bahwa mereka cenderung membocorkan garam pada konsentrasi tinggi, atau mereka bekerja terlalu lambat untuk menjadi praktis.

Tim Universitas Michigan memecahkan masalah ini dengan mengemas membran baru mereka dengan jumlah molekul bermuatan yang jauh lebih tinggi.

Hal ini tidak hanya memblokir kebocoran dengan lebih efektif tetapi juga meningkatkan kemampuan membran untuk membawa garam—membuat prosesnya lebih cepat dan lebih hemat energi.

Untuk mencegah membran membengkak dan menjadi encer—sesuatu yang terjadi ketika mereka menyerap terlalu banyak air—tim menggunakan konektor karbon khusus untuk menahan molekul bermuatan dengan erat.

Konektor ini memungkinkan membran tetap padat dan mempertahankan kinerja yang kuat.

Fitur menarik dari membran baru ini adalah bahwa mereka dapat disesuaikan untuk penggunaan yang berbeda.

Bergantung pada situasinya, para insinyur dapat mengubah membran untuk menyeimbangkan jumlah garam yang dapat mereka alirkan dan jumlah energi yang mereka butuhkan.

Fleksibilitas ini dapat membuat teknologi ini berguna dalam berbagai jenis sistem desalinasi.

Selain menghasilkan air tawar, pendekatan ini juga dapat membantu memulihkan bahan-bahan berharga seperti litium, magnesium, dan kalium dari air laut—sumber daya yang dibutuhkan untuk baterai, pupuk, dan banyak lagi.

Jika diadopsi secara luas, teknologi membran baru ini dapat membuat desalinasi lebih bersih, lebih efisien, dan lebih berkelanjutan, sehingga menawarkan harapan nyata dalam memerangi kekurangan air global.